带式运输机皮带撕裂问题浅析

徐春光

1、引言

带式运输机是一种使用广泛的连续运输设备，在矿山、冶金、港口、物流等领域被大量应用，具有输送量大、结构简单、维修方便、成本低、通用性强等优点。目前，带式运输机正朝着高速率、大运量、长距离、大倾角方向发展，应用范围也越来越广泛。皮带是带式运输机的重要组成部分，属于核心构件之一，其成本占到了带式运输机整机的40%以上。输送机皮带的种类，主要是以带芯材质来区分，有帆布、合成纤维以及钢绳芯等，也有按强度等级来区分，通常达到中等强度的合成纖维芯皮带和钢绳芯皮带价格都比较贵。如露天选矿厂DTII型输送机，其输送量480t/h，皮带类型为钢绳芯皮带ST800（8+5）、输送带宽度1200mm、长度494500mm、输送速度2.0m/s。伴随着带式运输机应用范围的扩大，带式运输机皮带在使用过程中发生撕裂的事故也时有发生，并且事故率呈现上升趋势。作为带式运输机的主要构成部件，皮带撕裂对于带式运输机来说是一种破坏性很大的损坏形式，一旦皮带发生撕裂而未及时发现，往往在几分钟内就可以使整条皮带报废，而一条带式输送机皮带几十万上百万的造价，对任何一个企业来说，都是不小的损失，即便损坏程度较轻可以修补，付出的人力、时间对企业来说，也大大影响了正常的生产运行。鉴于带式运输机工作环境，以及作为一种损耗品，让皮带从完全意义上不产生撕裂、损坏现象似乎是不太可能，如何在发生撕裂问题时及时发现，也就是对运输机皮带进行必要的监测保护，应是保证带式运输机皮带正常损耗的应对举措。

2、带式运输机皮带撕裂的原因分析

在带式运输机工作过程中，对皮带造成损坏、撕裂危险的因素很多，且具有不确定性。从当前发生的皮带撕裂现象来分析其原因，有以下几个方面：

2.1皮带跑偏造成的撕裂。皮带跑偏是带式运输机较为常见的一种现象，在皮带运行过程中，由于负荷不均匀等问题会产生跑偏，单侧偏移较多时，会受到不均衡拉力或被夹伤及刮伤等，造成撕裂。从皮带发生跑偏到产生撕裂现象，通常会需要一个发展过程，且容易被人眼观察发现。只要时时检查，确保跑偏传感器工作正常，发现跑偏及时调整，一般可以杜绝因跑偏而起的皮带撕裂事故。

2.2带芯断裂抽芯造成的皮带撕裂。此种撕裂问题只发生于钢绳芯皮带，通常是在受到较剧烈的外力冲击时，皮带中的钢丝绳断裂，之后又经过长时间的磨压、拉扯，断裂的钢丝绳头从皮带接头处或磨损处露出，当露出的钢丝绳达到一定长度，极易被绞入滚筒、托辊等处而造成钢丝绳从皮带盖胶中抽出造成皮带撕伤。对于此种撕裂伤，防治起来并不困难，只需要加强巡查，发现外露钢丝绳头的长度超过30mm时，立即剪掉，便可消除隐患。

2.3物料卡压堵塞撕裂。这种情况发生在溜槽下部。由于溜槽前沿和皮带面之间的距离有限，且皮带下缓冲托辊呈间隔分布，自然承载力强度不均匀。当所运输的物料单侧长度超过这个距离时，在特殊的情况下容易使大块物料卡在溜槽前沿与皮带之间，强力挤压皮带造成撕裂。还有一种情况就是当装载点处给料突然增大，使皮带装料堵塞，经过长时间的摩擦，从而引起皮带撕裂。

2.4异物划伤导致的皮带撕裂。异物划伤主要有两种情况。一是长杆状利器压力性划伤。当进入溜槽异物的纵向尺寸大于其通过能力时，异物就会别在溜槽下部，通过皮带的向前运动增压，从而划伤皮带。二是利器穿透性划伤。根据流程需要，两条皮带的首尾衔接处要达到一定的空间落差，这样就给上部皮带的物料积蓄了一定的势能，当落到下部皮带时自然产生一定的速度。如果物料中意外混入尖锐利器，在接触皮带时由于惯性作用，利器下部直接穿透皮带卡在托辊上，上部被溜槽前沿挡住，形成利刀，在皮带向前运动的过程中造成撕裂。皮带跑偏和带芯断裂抽芯造成的皮带撕裂属于可以预知的皮带撕裂问题，通过消除现场安全隐患，完善规章制度、加强人员的操作培训及安全教育等手段，基本上是可以杜绝此类撕裂事故的发生的；但物料卡压堵塞以及异物划伤导致的皮带撕裂问题则是属于不确定性问题，仅靠规章制度来规范人的行为，通过对人的管理来消除危险源是无法解决问题的，此类问题在发生过程中往往没有明显的可供预测的先兆，只有通过先进的检测手段才能在发生皮带撕裂问题时加以及时的控制。

3、皮带撕裂检测保护装置

目前，皮带撕裂保护装置主要有嵌入法、光电传感技术、超声波技术等。国外从上世纪70年代开始研究皮带撕裂保护装置，在技术上较为先进。我国对于此方面的研究发展较为缓慢，目前，多集中在对皮带运输机的改造以及外测装置的研究上，如棒型检测器、弦线式装置、漏料检测器、超声波检测器等。

3.1嵌入式保护装置。嵌入法是英国、德国在上世纪70年代开始使用的一种在皮带中嵌入金属导线来进行皮带保护检测的方法。此类方法存在着一些缺陷，即皮带的连续运动易使导线因磨损而断裂；导线和皮带上的橡胶混合物之间易产生化学反应，从而破坏了导线接头的导电性，导致误动作。之后英国采用聚脂纤维做成的空心管套在导线外面，利用其摩擦系数较小的特点来保护导线不产生疲劳损坏，解决了导线因磨损而断裂的问题；德国用直径较小的镀锌钢绳作为导线，埋设在皮带上面层内，平行于皮带表面，导线接头处的折合端罩有轻合金护套，从而使导线避免接触皮带上部的橡胶混合物，提高了系统的可靠性。其它国家也开发出此类带保护装置的皮带，区别只是嵌入物的不同，如导电橡胶、光电纤维等。此类保护装置往往工艺较为复杂，成本也比较高，处理不当，对皮带的强度具有一定影响。

3.2X光探伤检测器。该装置主要是利用X光连续探伤的方法来检测皮带内的损伤情况，可以准确定位损伤部位。该装置由X光探测器、图像显示器和报警装置组成。在带速3.7m/s以下的皮带探伤时，皮带的运行和损坏情况可以自动进行影像保存，其分辨精度可达2mm。

3.3金属线圈检测器。金属线圈型检测器其构造是，在输送带的底层每隔一定距离，将一组金属线圈横向放置在带芯内，在其外侧两边安装一组电磁波发送与接收传感器，用以检测输送带的完整情况。当金属线圈的一侧在发送传感器附近经过时，线圈将产生感应电流，而该电流产生的电磁波将会被输送带另一侧的接受传感器截获。如输送带撕裂，则线圈也会被切断，接收传感器将接收不到电磁波信号，以此可以判断皮带被撕裂，可通过自动控制装置使输送机停止工作。

3.4超声波检测器。超声波检测器是在输送带容易被撕裂的托辊之间，装上能够产生超声波的导波管，使之产生超声波振荡，再通过检波器检波后发出相应信号。当皮带输送机处于正常运行状态时，超声波发送波、接受波正常，一旦输送带被纵向撕裂，导波管因弯曲而损坏，这时就会发出输送带纵向撕裂信号，使带式输送机停机。

4、结束语

总的来说，带式运输机皮带撕裂问题分为可预知性与未知性问题。对于可预知性问题，可以通过管理手段来加以预防消除；对于未知性问题，只有通过运用先进的检测保护装置，才能将因皮带撕裂造成的损失降到最低。

（作者单位：江西铜业集团银山矿业有限责任公司）